Tháng 2 năm 1820, vua Gia Long băng hà, hoàng tử thứ tư Nguyễn Phúc Đảm được đưa lên ngai vàng, mang niên hiệu Minh Mạng. Là một vị vua có nhiều đóng góp quan trọng cho sự phát triển của đất nước, Minh Mạng đã đưa nước Đại Nam trở thành một trong những quốc gia mạnh nhất Đông Nam Á. Sau 7 năm trị vì, ông bắt đầu tìm kiếm địa điểm xây dựng Sơn lăng cho mình.

Tháng 1 năm 1841, khi Minh Mạng lâm bệnh và qua đời, công việc xây dựng lăng tẩm đã được giao cho vua Thiệu Trị, người đã nhanh chóng chỉ huy gần 10.000 lính và thợ tiếp tục thi công theo đúng họa đồ mà vua cha đã để lại. Ngày 20 tháng 8 năm 1841, thi hài vua Minh Mạng được chôn tại Bửu Thành, nhưng công trình lăng tẩm mãi đến đầu năm 1843 mới hoàn tất.

Quần thể kiến trúc của lăng bao gồm cung điện, lâu đài và đình tạ, được bố trí đăng đối trên một trục dọc theo đường Thần đạo dài 700m, từ Đại Hồng Môn đến chân La thành sau mộ vua. Hình dạng của lăng tựa như một người nằm nghỉ, đầu gối lên núi Kim Phụng, chân duỗi về phía ngã ba sông, và hai nửa hồ Trừng Minh giống như đôi cánh tay buông xuôi. Các công trình được sắp xếp trên ba trục song song với Thần đạo là trục chính. Xen giữa những công trình là hồ nước thơm ngát hương sen và các quả đồi xanh mướt bóng thông, tạo nên phong cảnh vừa hữu tình vừa ngoạn mục.

Đại Hồng Môn, cổng chính của lăng, được xây bằng vôi gạch, cao hơn 9m và rộng 12m. Cổng này có ba lối đi và được trang trí bằng các họa tiết cá chép hóa rồng, một biểu tượng tiêu biểu cho kiến trúc tam quan thời Nguyễn. Chỉ mở một lần để đưa quan tài của vua vào trong lăng, sau đó cổng này được đóng kín; việc ra vào sau đó phải qua hai cổng phụ bên cạnh.

Sau Đại Hồng Môn là Bái Đình, sân lát gạch Bát Tràng rộng 45m x 45m, có hai hàng tượng quan văn võ cùng voi ngựa bằng đá đứng chầu. Cuối sân là Bi Đình, nơi có bia "Thánh đức thần công", ghi lại tiểu sử và công đức của vua Minh Mạng. Một khoảng sân rộng tiếp theo chia làm bốn bậc lớn nhằm giảm bớt cảm giác choáng ngợp trước sự mênh mông của kiến trúc, đó là sân triều lễ.

Hiển Đức Môn mở đầu cho khu vực tẩm điện, nơi được giới hạn trong một lớp thành hình vuông, biểu trưng cho mặt đất. Ở giữa là điện Sùng Ân, nơi thờ bài vị của vua và bà Tá Thiên Nhân Hoàng hậu, cùng với Tả, Hữu Phối Điện ở phía trước và Tả, Hữu Tùng Phòng ở phía sau như những vệ tinh xung quanh. Hoằng Trạch Môn là công trình kết thúc khu vực tẩm điện, mở ra không gian thư giãn phía sau với hoa lá và mây nước. Từ đây, những công trình hiện thực dường như dừng lại, nhường chỗ cho một thế giới siêu thoát và vô biên.

Bên cạnh trục chính của lăng, còn có nhiều công trình phụ được bố trí đối xứng qua từng cặp, nay đã không còn đầy đủ theo thời gian.